Теория зрения Фурье
Реферат - Физика
Другие рефераты по предмету Физика
Фурье теория зрения
Человеческий глаз устроен вовсе не как обычный фотоаппарат, такое сравнение очень сильно не соответствует действительности. Не похож он и на современный электронный фотоаппарат, принципы, на которых построено человеческое зрение совсем иные. Постараемся в этом разобраться. Для начала внимательно рассмотрим строение того, что называется сетчаткой. По-видимому тот, кто ее так называл, знал о чем говорил. Посмотри на рис 1.
Рис. 1. Строение сетчатки
.Собственно сама сетчатка как световоспринимающий слой находится от источника света (хрусталика) дальше всего и обращена в мозгу, а не к хрусталику.
.Нервные волокна, идущие к зрительному, нерву образуют два пересекающихся между собой под углом 90о слоя жидкокристаллических цилиндров, на которых дважды происходит двулучепреломление, так что до собственно палочек и колбочек доходят по две пары когерентных лучей и на сетчатке образуется динамическая Фурье голограмма.
.Зрительный аппарат человека и воспринимает не какое-то мифическое фотографическое изображение, якобы образующееся на сетчатке, а как раз именно динамическую Фурье голограмму. Фурье-теория зрения объясняет все известные иллюзии зрения, но и предсказывает новые, которые время от времени обнаруживаются и на практике.
Мне хотелось бы обсудить несколько проблем, связанных с Фурье-оптикой. Это обусловлено тем, что в последнее время устойчивым трендом в развитии кино- и телевизионной техники является технология 3D. 30% людей не обладают чисто бинокулярным зрением, т.е. в 3D кинотеатре или просматривая 3D передачи по телевидению такой зритель не увидит для себя ничего нового. В силу того, что Фурье-механизмы зрения работают у каждого здорового человека, использование технических возможностей Фурье-оптики сулит гораздо более простые, а следовательно и более дешевые, способы создания 3D изображения к кино и особенно в телевидении. В процессе построения действительного изображения линза дважды производит Фурье-преобразование:
.В фокальной плоскости появляется система точек (световая матрица), в точках которой распределение света осуществляется в двух взаимно перпендикулярных направлениях:
.Световая Фурье-матрица формирует оптическое поле, отображающее предметное пространство в обращенном (перевернутом слева-направо и сверху-вниз) виде.
фурье оптика сетчатка изображение
Рис.2. Построение действительного изображения
Первое преобразование происходит в зоне передней преломляющей поверхности. Преобразования Фурье физически осуществляются на первой и последней преломляющих поверхностях эквивалентной оптической системы. Если зафиксировать оптическое поле в зоне заднего фокального гороптера, а затем каким-то образом его достоверное воспроизвести, то мы получим в первом случае Фурье-фотоаппарат (видеокамеру), а во втором - Фурье-проектор. Особенностью Фурье-преобразования оптического поля линзой (линзовой системой) заключается в том, что Фурье-образ всего предметного пространства всегда расположен в заднем фокальном гороптере. Так как форма поверхности гороптера в первом приближении практически совпадает с плоскостью. По традиции мы будем говорить о фокальной плоскости, но всегда будем иметь в виду, что в некоторых случаях гороптер сильно отличается от плоскости. Технически Фурье-фотоаппарат сделать несложно, дело осложняется только одним обстоятельством - нужен фотоприемник с логарифмической чувствительностью в 7 степени, Эквивалентными излучающими свойствами должен обладать излучатель в Фурье-проекторе.
Отсутствием таких фотоприемников и излучателей света и объясняется, что сегодня пока еще не существует Фурье - фотоаппаратов (видеокамер) и Фурье - проекторов. Устройство таких приборов относительно несложно. Скажем в Фурье-фотоаппарате (fотоаппарат) не потребуется наводка на резкость, так как фурье-образ всегда расположен в фокальной плоскости. В f-проекторе точно так же излучающий элемент всегда расположен в передней фокальной плоскости проекционного объектива.
Оптика Фурье-фотоаппарата должна быть устроена подобно глазу - имеется только одна (эквивалентная) передняя преломляющая поверхность. Фотоприемник должен располагаться внутри оптической системы. Аналогичным образом должен быть устроен и Фурье-проектор. Вероятно возможны и схемы с одной отражающей (сферической) поверхностью, как это имеет место в зеркальных телескопах. Кстати говоря, возможно и создание Фурье-телескопов.